Khoa học công nghệ

Công nghệ lượng tử giúp sạc xe điện trong 9 giây

 

HÀN QUỐCCác nhà nghiên cứu cho rằng ứng dụng công nghệ pin lượng tử giúp tốc độ sạc tăng gấp 200 lần, mở ra tiềm năng ứng dụng lớn.

Minh họa xe điện ngày nay (trên) với xe điện tương lai dùng công nghệ pin lượng tử (dưới) giúp tốc độ sạc tăng gấp 200 lần. Ảnh: IBS

Minh họa xe điện ngày nay (trên) với xe điện tương lai dùng công nghệ pin lượng tử (dưới) giúp tốc độ sạc tăng gấp 200 lần. Ảnh: IBS

Những cải tiến vượt bậc trong công nghệ pin giúp người lái xe điện ngày nay có thể đi được những quãng đường dài. Tuy nhiên, họ vẫn phải đối mặt với một khó khăn lớn là tốc độ sạc pin chậm. Hiện tại, xe điện thường mất khoảng 10 tiếng để sạc đầy tại nhà. Những bộ sạc siêu nhanh tại các trạm sạc cũng cần 20 - 40 phút cho xe đầy pin. Điều này khiến người dùng cảm thấy bất tiện và tốn thêm chi phí.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học thử tìm kiếm câu trả lời trong lĩnh vực vật lý lượng tử và phát hiện, công nghệ lượng tử có thể hứa hẹn những cơ chế mới giúp sạc pin nhanh hơn. Công nghệ pin lượng tử được đề xuất lần đầu tiên trong một nghiên cứu xuất bản năm 2012 của hai nhà khoa học Robert Alicki và Mark Fannes. Giả thuyết đặt ra là các tài nguyên lượng tử, ví dụ rối lượng tử, có thể dùng để tăng tốc đáng kể quá trình sạc pin bằng cách sạc tất cả tế bào (cell) trong pin cùng lúc theo kiểu tập hợp.

Pin hiện đại dung lượng cao có thể gồm rất nhiều tế bào. Trong pin truyền thống, các tế bào được sạc song song độc lập với nhau. Ưu điểm của sạc tập hợp so với sạc song song có thể đo lường bằng "lợi thế sạc lượng tử".

Khoảng năm 2017, các nhà nghiên cứu nhận thấy có thể có hai nguyên nhân đằng sau lợi thế lượng tử này. Đó là vận hành toàn cầu (trong đó mọi tế bào trao đổi với tất cả các tế bào khác cùng lúc, giống như mọi người ngồi chung một bàn trong cuộc thảo luận) và ghép cặp toàn bộ (nhiều cuộc thảo luận diễn ra, nhưng mỗi cuộc chỉ có hai người). Tuy nhiên, giới chuyên gia khi đó chưa rõ liệu có phải cả hai điều này đều cần thiết và liệu có giới hạn về tốc độ sạc tối đa hay không.

Các nhà khoa học tại Trung tâm Vật lý Lý thuyết về các Hệ thống Phức tạp thuộc Viện Khoa học Cơ bản (IBS), Hàn Quốc, tìm hiểu thêm về những câu hỏi này và nhận được một số đáp án. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters hôm 21/3.

Theo đó, ghép cặp toàn bộ không liên quan đến pin lượng tử và sự hiện diện của vận hành toàn cầu là yếu tố duy nhất trong lợi thế lượng tử. Nhóm nghiên cứu tiếp tục chỉ ra nguồn gốc chính xác của lợi thế này, loại trừ các khả năng khác, thậm chí đề xuất một phương pháp thiết kế dạng pin như vậy.

Ngoài ra, họ cũng định lượng tốc độ sạc có thể đạt được nhờ công nghệ mới. Trong khi tốc độ sạc tối đa tăng tuyến tính theo số lượng tế bào trong pin truyền thống, nghiên cứu mới cho thấy pin lượng tử ứng dụng vận hành toàn cầu có thể khiến tốc độ sạc tăng bình phương.

Ví dụ, với một chiếc xe điện điển hình có pin gồm khoảng 200 tế bào, việc sử dụng công nghệ sạc lượng tử sẽ giúp tăng tốc 200 lần so với pin truyền thống, đồng nghĩa thời gian sạc tại nhà giảm từ 10 tiếng xuống còn khoảng 3 phút. Tại các trạm sạc tốc độ cao, thời gian sạc sẽ giảm từ 30 phút xuống chỉ còn 9 giây.

Nhóm nghiên cứu cho rằng ảnh hưởng của sạc lượng tử có thể vượt xa ôtô điện và thiết bị điện tử tiêu dùng. Ví dụ, các chuyên gia có thể ứng dụng công nghệ này trong các nhà máy điện nhiệt hạch tương lai, loại nhà máy đòi hỏi một lượng lớn năng lượng được sạc và xả trong thời gian cực ngắn.

Các công nghệ lượng tử vẫn còn thô sơ và cần phát triển thêm nhiều mới có thể triển khai thực tế. Tuy nhiên, những nghiên cứu như trên sẽ tạo ra một hướng đi đầy hứa hẹn, thúc đẩy các cơ quan và doanh nghiệp đầu tư hơn vào loại công nghệ này.

Thu Thảo (Theo Phys)

Để có thể bình luận, xin vui lòng đăng nhập

Kính tiết kiệm năng lượng Viglacera ngăn chặn tia tử ngoại UV

20/09/2022

Sản phẩm kính tiết kiệm năng lượng của Viglacera có 5-8 lớp phủ kim loại siêu mỏng, giúp cách nhiệt, ngăn chặn tia UV và năng lượng mặt trời, tiết kiệm điện năng sử dụng.

NGUỒN ĐIỆN MẶT TRỜI MÁI NHÀ LOẠI HÌNH NGUỒN ĐIỆN MẶT TRỜI THÍCH HỢP PHÁT TRIỂN TRONG GIAI ĐOẠN HIỆN NAY

06/09/2022

Để góp phần giải quyết vấn đề thiếu điện trong giai đoạn phục hồi kinh tế sau đại dịch covid-19 trong khi đang gặp khó khăn về giải tỏa công suất các dự án điện mặt trời lớn do hệ truyền tải điện chưa xây dựng kịp, và để góp phần thực hiện cam kết của Chính phủ về cắt giảm phát thải khí nhà kính tại COP26, thì việc tiếp tục phát triển loại hình điện mặt trời mái nhà, đặc biệt đối với khu vực Miền Bắc, là một giải pháp cần thiết và có tính khả thi cao.

Những công nghệ làm thay đổi tương lai ngành năng lượng thế giới

21/07/2022

Tương lai, những công nghệ mới nổi dưới đây sẽ làm thay đổi cách chúng ta sản xuất, sử dụng năng lượng để ngăn chặn thảm họa khí hậu thông qua mục tiêu Net-Zero 2050. Chuyên gia Tạp chí Năng lượng Việt Nam cập nhật, phân tích về chủ đề đang được quan tâm này.

KHCN25. NHỮNG THÀNH CÔNG BAN ĐẦU ĐỐI VỚI VEECOM (HOẠT ĐỘNG CỦA TRANG TIN ĐIỆN TỬ CỘNG ĐỒNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG VIỆT NAM – VEECOM)

22/01/2022

Ngày đầu tháng 2/2022 – Tết âm lịch Việt Nam – cũng sẽ là ngày đánh dấu Trang tin điện tử Cộng đồng Hiệu quả Năng lượng Việt Nam VEECOM tròn 10 tháng tuổi. Nhân dịp này, bài viết mong muốn phác lên những nét chấm phá về một trang tin còn non trẻ nhưng đã từng bước trở nên thân quen đối với bạn đọc gần xa và nhất là với những người làm nghề trong lĩnh vực hiệu quả năng lượng nước ta.

KHCN24. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU CHỈNH PHỤ TẢI ĐIỆN - THÁCH THỨC CƠ HỘI VÀ GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI TẠI VIỆT NAM

22/01/2022

Các Chương trình Điều chỉnh phụ tải điện (Demand Response – DR) đang được nhiều quốc gia tích cực triển khai rộng rãi. Mục tiêu của các Chương trình DR là giúp tối ưu vận hành hệ thống điện – thị trường điện, giảm áp lực đầu tư, từ đó góp phần đảm bảo cung cấp điện liên tục, ổn định, nâng cao chất lượng điện năng và hiệu quả sử dụng điện.

KHCN23. THỰC TRẠNG VÀ GIẢI PHÁP TĂNG CƯỜNG HOẠT ĐỘNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TẠI CÁC ĐỊA PHƯƠNG

22/01/2022

Chương trình quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2019-2030 (VNEEP3) đặc biệt nhấn mạnh vai trò quan trọng của các địa phương trong việc phấn đấu đạt mục tiêu tiết kiệm năng lượng (TKNL) trong Kế hoạch sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả của từng địa phương.